Про це повідомляє “Kreschatic” з посиланням на SciTechDaily
Розвиток штучного інтелекту стикається з обмеженнями сучасного апаратного забезпечення. Графічні процесори, хоч і потужні, споживають багато енергії та мають обмеження у масштабуванні. Нове технологічне рішення — фотонні інтегральні схеми — пропонує прорив у швидкості та енергоефективності, використовуючи світло замість електричного струму.
Науковці розробили унікальну платформу для прискорення ШІ, яка ґрунтується на використанні фотоніки, а не електроніки. Це відкриває шлях до нової ери обчислень, де світло стає основним носієм інформації, дозволяючи досягти рекордної продуктивності при значному зниженні енергоспоживання.
Навантаження ШІ потребують нових рішень
Сучасні системи штучного інтелекту потребують дедалі більше обчислювальних ресурсів, зокрема для навчання глибоких нейронних мереж. Традиційні GPU, що забезпечують ці процеси, вже працюють на межі можливостей через великі витрати енергії та нагрівання.
Зростання складності моделей та обсягу даних призвели до пошуку альтернативних технологій. Одним із найперспективніших напрямів стала фотоніка — галузь, що дозволяє використовувати світло для передачі та обробки інформації зі швидкістю, що значно перевищує можливості електроніки.
Фотонні інтегральні схеми замість кремнію
Фотонні чипи, створені командою дослідників на чолі з Бассемом Тоссуном із Hewlett Packard Labs, використовують сполуки III-V групи, такі як арсенід галію або фосфід індію. Ці матеріали забезпечують значно кращу провідність і здатні інтегрувати лазери та оптичні підсилювачі прямо на чип.
Нові оптичні нейронні мережі (ОНМ), побудовані на базі фотонних схем, здатні працювати без електронного втручання. Вони використовують світло для передачі сигналів, що зменшує втрати енергії та дозволяє масштабувати апаратне забезпечення до рівня, необхідного для обслуговування сучасних ШІ-систем.
Виготовлення нового покоління процесорів
Виробництво платформи розпочиналося з кремнієвих пластин SOI (silicon-on-insulator), на які наносилися шари напівпровідників за допомогою фотолітографії та сухого травлення. Після цього здійснювалося легування для створення компонентів, таких як фотодіоди та MOSCAP-структури.
Інтеграція фотонних елементів відбувалася шляхом з’єднання III-V матеріалів із кремнієвою основою через технологію die-to-wafer. Це дозволяло створювати багатошарові чипи з активними оптичними компонентами, здатними замінити традиційні електронні елементи.
Переваги оптичних прискорювачів
Нова платформа забезпечує у 290 разів кращу енергоефективність порівняно з іншими фотонними системами і в 140 разів ефективнішу за найсучасніші цифрові електронні чипи. Її компактність і здатність до масштабування роблять її ідеальним вибором для центрів обробки даних, які працюють із величезними ШІ-навантаженнями.
Платформа підтримує реалізацію повноцінних оптичних нейронних мереж на одному чипі. Вона включає всі необхідні компоненти — від лазерів і модуляторів до фотодетекторів і фазових зсувачів, що дозволяє створювати цілісні системи ШІ без електронних обмежень.
Технологія, що може змінити індустрію
Розробка відкриває нові можливості для створення фотонних прискорювачів, які не лише швидші та ефективніші, а й екологічно безпечніші. Це означає, що енерговитрати в центрах обробки даних можуть бути суттєво знижені без втрати продуктивності.
Завдяки високій швидкості обробки та потенціалу до мініатюризації, технологія здатна стати основою для майбутніх систем штучного інтелекту — від автономного транспорту до розумних міст і медичних систем прогнозування.
Нагадаємо, раніше ми писали про те, що технології ШІ створили загрозу, яку складно контролювати.
